Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Zielonogórskiego: Inżynieria Środowiska, Tom 30

(1)

ZESZYTY NAUKOWE

UNIWERSYTETU ZIELONOGÓRSKIEGO NR 150

INŻYNIERIA ŚRODOWISKA – 30

ZIELONA GÓRA • 2013

(2)

REDAKCJA ZESZYTU NAUKOWEGO:

dr hab. inż. Andrzej Greinert, prof. nadzw. (Redaktor Naczelny) Redaktorzy tematyczni:

prof. dr hab. inż. Andrzej Jędrczak

dr hab. Urszula Kołodziejczyk, prof. nadzw.

dr hab. Zofia Sadecka, prof. nadzw.

dr hab. Marlena Piontek, prof. nadzw.

dr hab. Zygmunt Lipnicki, prof. nadzw.

RADA WYDAWNICZA:

dr hab. inż. Andrzej Pieczyński, prof. UZ (Przewodniczący), mgr Ryszard Błażyński (Sekretarz),

Członkowie: prof. dr hab. inż. Marian Adamski, prof. dr hab. Beata Ga- bryś, prof. dr hab. Marian Nowak, dr hab. inż. Michał Drab, prof. UZ, dr hab. inż. Van Cao Long, prof. UZ, dr hab. inż. Anna Walicka, prof.

UZ, dr hab. inż. Krzysztof Witkowski, prof. UZ, dr hab. Bohdan Hal- czak, prof. UZ, dr hab. Zdzisław Wołk, prof. UZ, dr Rafał Ciesielski

Wydano za zgodą J.M. Rektora Uniwersytetu Zielonogórskiego

ISSN 1895-7323

Skład komputerowy: dr hab. inż. Andrzej Greinert, prof. nadzw.

(3)

SPIS TREŚCI

Barbara Szala, Piotr Turek, Anna Jeleń, Tomasz Bajda – Synteza i właściwości sorpcyjne organo-zeolitów ... 5 Marcin Pietrzykowski, Martyna Śliwińska, Wojciech Krzaklewski, Bartłomiej

Woś – Park zakonu oo. Kamilianów w Tarnowskich Górach jako przykład

zagospodarowania obiektu po historycznym górnictwie galeno-galmanowym ... 13 Zofia Sadecka, Sylwia Myszograj, Monika Suchowska-Kisielewicz, Aleksandra Sieciechowicz – Substraty do procesu ko-fermentacji ... 23 Krzysztof Otremba, Mirosława Gilewska – Skład mineralogiczny gruntów

pogórniczych i gleb rozwijających się z tego materiału macierzystego ... 34 Fruzińska Róża, Kostecki Jakub, Kowalska Kamila, Kołodziejczyk Mariusz,

Strycki Oswald – Analiza lokali mieszkalnych pod względem dostępności do

mediów. Część 1 – dostęp do wodociągów w gminie Gubin ... 43 Grzegorz Gabryś, Leszek Jerzak, Beata Gabryś – Lubuska przyroda – warta

zachodu? ... 54 Sylwia Myszograj, Zofia Sadecka, Monika Suchowska-Kisielewicz – Aspekty

prawne i technologiczne współspalania osadów ściekowych ... 65 Bartłomiej Macherzyński, Maria Włodarczyk-Makuła, Agnieszka Turek, Anna

Nowacka – Ocena możliwości ko-fermentacji osadów koksowniczych i

komunalnych ... 79 Urszula Kołodziejczyk, Wiktor Kołodziejczyk, Lech Kuroczycki, Beata

Rudnicka – Koncepcja zagospodarowania wód opadowych w miejscowości

rozłogi k. Świebodzina ... 92 Wojciech Naworyta – Analiza możliwości kompleksowego zagospodarowania

zasobów złoża węgla brunatnego gubin, kopalin towarzyszących oraz

odpadowych surowców mineralnych ... 112 Sławomir Łotysz – Cmentarzysko okrętów cennym obiektem przyrodniczym ... 124 Sławomir Łotysz – Zielone molo. Rewitalizacja dawnego nabrzeża portowego

na park miejski ... 134 Marta Skiba – Kształtowanie obrazu miasta. Rola prawa i mechanizmów

ekonomicznych ... 143

(4)

(5)

UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI • ZESZYTY NAUKOWE NR 150

Nr 30 INŻYNIERIA ŚRODOWISKA 2013

BARBARA SZALA, PIOTR TUREK, ANNA JELEŃ, TOMASZ BAJDA^* SYNTEZA I WŁAŚCIWOŚCI SORPCYJNE

ORGANO-ZEOLITÓW

S t r e s z c z e n i e

Wykorzystanie czwartorzędowych soli amoniowych do modyfikacji po- wierzchni zeolitów naturalnych i syntetycznych doprowadziło do powsta- nia materiału o lepszych właściwościach sorpcyjnych. Celem badań było porównanie właściwości sorpcyjnych otrzymanych organo-zeolitów natu- ralnych i syntetycznych na przykładzie usuwania związków chromu z roz- tworów.

Słowa kluczowe: sorpcja, surfaktant, chromiany, HDTMA

W^STĘP

Zeolity to mikroporowate minerały glinokrzemianowe, charakteryzujące się strukturą kanalikową połączonych między sobą tetraedrów SiO4 i AlO4. Prezen- tują specyficzne właściwości, takie jak dobrze rozwinięta powierzchnia właści- wa, wysoka pojemność sorpcyjna, duża zdolność jonowymienna czy odporność na działanie kwasów i wysokiej temperatury. Zdolność do selektywnego adsor- bowania powoduje stosowanie zeolitów w reakcjach ze związkami organiczny- mi, jako membrany czy też sita molekularne w usuwaniu tlenków azotu [Koko- tailo i Fyfe 1989, Ackley i in. 2003].

Ze względu na duże zapotrzebowanie przemysłu na zeolity zostały opraco- wane metody otrzymywania materiału syntetycznego. Zeolity syntetyzowane z popiołów lotnych stanowią atrakcyjny materiał ze względu na ich dobre wła- ściwości jonowymienne. Wiele badań wskazuje, iż ze względu na charakter sorpcyjno-jonowymienny zeolity mogą być wykorzystywane do usuwania metali z roztworów wodnych [Bowman 2003, Bajda i in. 2004, Yusof i Malek 2009].

*Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki I Ochrony Środowiska, Al. Mic- kiewicza 30, 30-059 Kraków

(6)

6 B. Szala, P. Turek, A. Jeleń, T. Bajda Sorpcja związków chromu(VI) na zeolitach jest niska, gdyż proces ten za- chodzi tylko na zewnętrznej powierzchni krystalitów. W celu zwiększenia po- winowactwa powierzchni zeolitu w stosunku do naładowanych ujemnie anio- nów stosuje się wymianę naturalnych kationów Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ występują- cych na pozycjach jonowymiennych na kationy organiczne, pochodzące z czwartorzędowych soli amoniowych takich, jak na przykład bromek heksade- cylotrimetyloamoniowy (HDTMA).

Przykładowa cząsteczka HDTMA składa się z dodatnio naładowanej głowy z azotem w centralnej części. Azot tworzy cztery wiązania z podstawnikami węglowodorowymi, a ich długość odgrywa istotną rolę przy modyfikacji.

W roztworze wodnym surfaktant, będący solą amoniową hydrolizuje na kation organiczny i anion nieorganiczny, który neutralizuje dodatni ładunek na atomie azotu. Kationy występują w postaci monomerów, lecz gdy stężenie surfaktantu jest wyższe od krytycznego stężenia micelarnego (CMC ang. critical micelle concentration), molekuły czwartorzędowych soli amoniowych, wskutek oddzia- ływań hydrofobowych między łańcuchami alifatycznymi formują się w micelle (Li i in. 2003). Surfaktant powoduje zmianę ładunku elektrycznego występują- cego na powierzchni zeolitu z ujemnego na dodatni, nie powodując przy tym całkowitego zaniku ładunku ujemnego. Molekuła HDTMA jest za duża, aby wniknąć w głąb kanałów zeolitów (4,5-7 Å), dlatego też zmiany ładunku elek- trostatycznego obejmują tylko jego powierzchnię [Li i in. 2003; Bajda i Kłapyta 2006].

W badaniach porównane zostały właściwości sorpcyjne orango-zeolitów naturalnych i syntetycznych, na przykładzie sorpcji związków chromu(VI) z roz- tworów wodnych.

METODYKA BADAŃ

W eksperymentach zostały wykorzystane zeolity naturalne oraz syntetyzowane z popiołów lotnych po spalaniu węgla kamiennego. Zeolit naturalny pochodzi z dolnoeoceńskich iłowców z Dylągówki, z polskich Zewnętrznych Kar- pat Fliszowych. Wydzielony z surowej skały koncentrat zeolitowy składa się w 95% z klinoptilolitu zamkniętego w koszyczkach radiolarii zbudowanych z CT- opalu i w 5% z kwarcu (Manecki 1999). Koncentrat tworzy frakcja <0,025 mm wyseparowana metodą grawitacyjnej separacji przy użyciu mieszadła mecha- nicznego. Pojemność kationowymienna (CEC) wydzielonego koncentratu kli- noptilolitowego wynosi 97 meq/100 g (Franus i in. 2000). Zewnętrzna pojem- ność kationowymienna (ECEC) wynosi 16.0 meq/100 g [Bajda i Kłapyta 2006].

Zeolit syntetyczny powstał z popiołu lotnego klasy F (glinianowo- krzemianowy), o składzie z dominującą zawartością (% wag.) SiO2 (52,12), Al2O3 (32,19), Fe2O3 (5,17). Do jego otrzymania zastosowano syntezę hydro-

(7)

Synteza i właściwości sorpcyjne organo-zeolitów 7 termalną przy zastosowaniu następujących warunków procesu: 20 g popiołu lotnego zalewano 400 ml 3 M roztworu NaOH. Synteza prowadzona była przez 24 h w temperaturze 75°C (Franus 2010). Następnie zeolit kilkakrotnie przepłu- kiwano wodą destylowaną w celu odmycia nadmiaru NaOH [Derkowski i in.

2006]. Otrzymany zeolit Na-X charakteryzuje się dużą średnicą kanałów 0,74 nm i wysoką zawartością sodu. Wyznaczona zewnętrzna pojemność kationowymienna zeolitu wynosi 26.1 meq/100 g.

Do syntezy organo-zeolitów zastosowano HDTMA-Br w ilości pojedynczej (1,0 ECEC) i dwukrotnej (2,0 ECEC) pojemności kationowymiennej zeolitów.

Zlewkę z 60 g próbki zeolitów ogrzewano na płycie grzejnej do temperatury 80°C, jednocześnie mieszając na mieszadle magnetycznym. W drugiej zlewce przygotowano roztwór HDTMA-Br – do 7,8 g surfaktantu dodano 1000 ml wody redestylowanej oraz podgrzano w celu rozpuszczenia. Przygotowany roztwór HDTMA-Br reagowano z zeolitami, podgrzewając zawiesinę przez 6 godzin i jednocześnie mieszając na mieszadle magnetycznym. Otrzymaną za- wiesinę organo-zeolitów umieszczono na łaźni wodnej i odparowywano przez kilka dni do uzyskania suchego materiału. Powyższa metoda modyfikacji doty- czyła zarówno zeolitu naturalnego jak i syntetycznego.

Efektywność sorpcji chromianów na otrzymanych organo-zeolitach określo- no w funkcji pH (1,3-10), stężenia Cr(VI) (0,05-20 mmol/dm³) dla proporcji sorbent/roztwór równej 20g/dm³. Organo-zeolity traktowano roztworem zawie- rającym jony CrO42-, których źródłem był chromian potasu K2CrO4 o klasie czystości cz.d.a. 100 mg organo-zeolitu umieszczono w probówce i zalano 5 cm³ roztworu Cr(VI). Do korygowania wartości pH użyto 1 M HCl lub 1 M KOH. Mieszaninę wytrząsano przez 24 godziny w temperaturze 25°C, a na- stępnie odwirowano. Stężenie Cr(VI) w roztworze oznaczono spektrofotome- trycznie z dwufenylokarbazydem [APHA 1992].

WYNIKI I DYSKUSJA

Przeprowadzone eksperymenty wykazały, że ilość usuwanego Cr(VI) przez modyfikowane organicznie zeolity naturalne jest wysoka przy niskich warto- ściach pH (rys. 1). Sorpcja chromianów jest znacznie wyższa na organo- zeolitach modyfikowanych HDTMA w ilości 2,0 ECEC, niż 1,0 ECEC. Dla organo-zeolitu 2,0 ECEC maksymalna wartość sorpcji 93 mmol/kg uzyskano przy pH w zakresie od 2,3 do 6,5. Powyżej pH 6.5 wielkość sorpcji drastycznie spada. Dla organo-zeolitu modyfikowanego pojedynczą pojemnością kationo- wymienną sorpcja jest znacznie niższa, a jej maksymalna wartość przy modyfikacji 2,0 ECEC wyniosła 67 mmol/kg. Największa efektywność usuwania Cr(VI) obserwowana jest przy niskim pH od 1.3 do 2.5.

(8)

8 B. Szala, P. Turek, A. Jeleń, T. Bajda

Rys. 1. Sorpcja Cr(VI) na organo-zeolitach naturalnych (ZN) w funkcji pH dla 1,0 ECEC i 2,0 ECEC

Fig. 1. Sorption of Cr(VI) as a function of pH on the natural organo-zeolites (ZN)

obtained using a 1.0 and 2.0 ECEC

Rys. 2. Sorpcja Cr(VI) na organo-zeolitach syntetycznych (ZS) w funkcji pH.

Modyfikacja HDTMA w ilości 1,0 ECEC i 2,0 ECEC

Fig. 2. Sorption of Cr(VI) as a function of pH on the synthetic organo-zeolites obtained using a 1.0 and 2.0 ECEC

Modyfikowane organicznie zeolity syntetyczne charakteryzują się lepszymi właściwościami sorpcyjnymi względem związków Cr(VI), niż modyfikowane zeolity naturalne (rys. 2). Przy pH 6 efektywność sorpcji jest najlepsza i osiąga

Cr(VI) sorbed[mmol/dm3]

pH

ZN-1.0

Cr(VI) sorbed [mmol/dm3]

pH

ZS-…

(9)

Synteza i właściwości sorpcyjne organo-zeolitów 9 wartość 157 mmol/kg dla wersji 2,0 ECEC. Powyżej pH 7 wielkość sorpcji gwałtownie maleje.

Sorpcja Cr(VI) na organo-zeolitach naturalnych jest znacznie lepsza przy modyfikacji HDTMA w ilości dwukrotnej pojemności kationowymiennej ECEC, niż pojedynczej (rys. 3). Dla modyfikacji 1,0 ECEC sorpcja Cr(VI) wynosi 46,4 mmol/kg natomiast dla zeolitów modyfikowanych w ilości 2,0 ECEC 262,1 mmol/kg. ZN-2,0 sorbuje więc 5,5 razy więcej chromu Cr(VI) niż ZN- 1,0.

Rys. 3. Sorpcja CrVI) na organo zeolitach naturalnych (ZN) przy stałym pH 6, 1,0 ECEC i 2,0 ECEC

Fig. 3. Sorption of Cr(VI) at constant pH on natural organo-zeolites (ZN) obtained using 1.0 and 2.0 ECEC

Wartości sorpcji chromu Cr(VI) dla organo-zeolitów syntetycznych 1,0 ECEC i 2,0 ECEC przy porównywalnym stężeniu równowagowym (odpowiednio: 20,7 i 20,2 mmol/dm³) wyniosły: 68,8 i 92,6 mmol/kg (rys. 4). Modyfikacja HDTMA w ilości 2,0 ECEC prowadzi do uzyskania materiału o lepszych wła- ściwościach sorpcyjnych, jednak różnice sorpcji nie są już tak duże, jak w przypadku zeolitu naturalnego.

Sorpcja Cr(VI) [mmol/kg]

Stężenie równowagowe Cr(VI) [mmol/dm3]

ZN-2.0 ZN-1.0

(10)

10 B. Szala, P. Turek, A. Jeleń, T. Bajda

Rys. 4. Sorpcja Cr(VI) na organo-zeolitach syntetycznych (ZS) przy stałym pH, 1,0 ECEC i 2,0 ECEC

Fig.4. Sorption of Cr(VI) at constant pH on synthetic organo-zeolites (ZS) obtained using 1.0 and 2.0 ECEC

Wyznaczony został stosunek molowy chrom/HDTMA, obliczony jako maksymalna ilość zaadsorbowanego Cr(VI) na organo-zeolicie zmodyfikowanym odpowiednią ilością HDTMA (tab. 1). Niższe wartości, 0,29 i 0,38 zanotowano dla organo-zeolitów naturalnych i syntetycznych modyfikowanych w ilości 1,0 ECEC. Wyższy stosunek, 0,82 i 0,56 stwierdzono dla zeolitów modyfikowanych w ilości 2,0 ECEC.

Tab. 1. Stosunek molowy zaabsorbowanego chromu Cr(VI) do HDTMA.

Tab. 1. The molar ratio of absorbed chromium Cr (VI) to HDTMA.

Materiał Stosunek molowy chrom/HDTMA

1,0 ECEC 2,0 ECEC

Zeolit naturalny 0,29 0,82

Zeolit syntetyczny 0,38 0,56

Różnice wynikają z różnej postaci jonowej chromu Cr(VI) w zależności od pH. Przy pH powyżej 6 dominującymi jonami są aniony CrO42- (1) natomiast pomiędzy wartościami pH 1 i 6 dominuje anion HCrO4- (2). Maksymalne war- tości sorpcji dla organo-zeolitów 1,0 ECEC zaobserwowano przy pH 1-2, gdzie dominującą postacią chromianów są jony CrO42-. Do sorpcji jednego mola CrO42- potrzebne są dwa mole HDTMA. Stąd też otrzymany stosunek Cr(VI)/HDTMA nie przekroczy 0,5. Dla modyfikacji 2,0 ECEC wartości mak-

Sorpcja Cr [mmol/kg]

Stężenie równowagowe Cr(VI) [mmol/dm³] Z…

Z…

(11)

Synteza i właściwości sorpcyjne organo-zeolitów 11 symalne występują przy pH 6-7. W tym zakresie pH dominują jony HCrO4-, stąd stosunek Cr(VI)/HDTMA jest wyższy.

HCrO4 ↔ CrO42– + H⁺ (1) H2CrO4 ↔ HCrO4– + H⁺ (2)

WNIOSKI

Organo-zeolit syntetyczny jest lepszym sorbentem związków Cr(VI), niż organo-zeolit naturalny. Wynika to głównie z większej zewnętrznej pojemności kationowymiennej ECEC organo-zeolitu syntetycznego (26,1 meq/100 g), niż organo-zeolitu naturalnego (16,0 meq/100 g). Efektywność sorpcji na zeolicie naturalnym modyfikowanym 1,0 ECEC jest znacznie mniejsza, niż w przypadku modyfikacji 2,0 ECEC. Modyfikacja powierzchni zeolitu syntetycznego przy stosowaniu HDTMA w ilości 1,0 i 2,0 ECEC prowadzi do powstania materiału o podobnych właściwościach sorpcyjnych. Wielkość sorpcji zależy od pH.

W zakresie pH poniżej 6 sorpcja Cr(VI) jest największa, niezależnie od rodzaju modyfikatu.

Praca była finansowana z grantu NCBiR nr PBS/A2/7/2012.

L^ITERATURA

1. ACKLEY M.W., REGE S.U., SAXENA H.; 2003. Application of natural zeolites in the purification and separation of gases. Microporous and Meso- porous Materials, Vol. 61, Issues 1-3, 25-42.

2. APHA, 1992: Standard methods for the examination of water and wastewater. American Public Health Association, 18th ed.

3. BAJDA T., FRANUS W., MANECKI A., MANECKI M., MOZGAWA W., SIKORA M.; 2004. Sorption of heavy metals on natural zeolite and smectite-zeolite shale from the Polish Flysch Carpathians. Pol. J. Envir.

Stud., 13, Suppl. III: 7-10.

4. BAJDA T., KŁAPYTA Z.; 2006. Sorption of chromate by clinoptilolite modified with alkylammonium surfaxtants. Mineralogia Polonica, Vol. 37, No2, 109-115.

5. BOWMAN R.S.; 2003. Applications of surfactant-modified zeolites to environmental remediation. Micropor. Mesopor. Mater. 61, 43-56.

6. DERKOWSKI A.,FRANUSW.,BERAN E., CZÍMEROVÁ A.; 2006. Pow- der Technol. 166/1, 47-54.

(12)

12 B. Szala, P. Turek, A. Jeleń, T. Bajda 7. FRANUS W.; 2010. Materiał zeolitowy typu X otrzymany z popiołu lotnego w wyniku syntezy hydrotermalnej i niskotemperaturowej. Budownictwo i Architektura, 7, 25-34.

8. FRANUS W., BAJDA T., MANECKI M.; 2000. Potential use of clinoptilolite-smectite claystones from the Outer Flysh Carpathians (Poland) for remediation. EMU School meeting: Environmental Mineralogy, Budapest, May 18-19, 2000. In: Acta Miner. Petr. Szeged, 41, Supl. B, 26.

9. KOKOTAILO G.T., FYFE C.A.; 1989. Perspective: Zeolites; Unique materials for research and industry. Journal of Physics and Chemistry of Solids, Vol. 50, 5, 441-447.

10. LI Z., WILLMS C., ROY S., BOWMAN R.S.; 2003. Desorption of hexa- decyltrimethylammonium from charged mineral surfaces. Environmental Geosciences, Vol. 10, No 1, 37-45.

11. MANECKI A. (red.); 1999. Badania nad opracowaniem technologii prze- twórstwa krajowych iłowców montmorillonitowo-klinoptilolitowych w produkty mające zastosowanie w przemyśle, rolnictwie oraz w ochronie środowiska. Sprawozdanie końcowe z grantu KBN nr 3T09B05711. Arch.

Zakładu Mineralogii, Petrografii i Geochemii AGH.

12. YUSOF A. M., MALEK N.A.N.N; 2009. Removal of Cr (VI) and As (V) from aqueous solutions by HDTMA- modified zeolite Y. Journal of Haz- ardous Materials, Vol. 162, 2-3, 1019-1024.

SYNTHESIS AND SORPTION PROPERTIES OF ORGANO-ZEOLITES

S u m m a r y

The use of quaternary ammonium salts for modifying the surface of natu- ral and synthetic zeolites, resulted in the formation of a material with bet- ter sorption characteristics. The aim of the study was to compare the sorption properties of natural and synthetic organo-zeolites obtained through the removal of chromium compounds from solution.

Key words: sorption, surfactant, chromate, HDTMA

(13)

MARCIN PIETRZYKOWSKI, MARTYNA ŚLIWIŃSKA, WOJCIECH KRZAKLEWSKI, BARTŁOMIEJ WOŚ^* PARK ZAKONU OO. KAMILIANÓW W TARNOWSKICH

GÓRACH JAKO PRZYKŁAD ZAGOSPODAROWANIA OBIEKTU PO HISTORYCZNYM GÓRNICTWIE

GALENO-GALMANOWYM

Na terenie Śląska występuje szereg obszarów po historycznym górnictwie galeno-galmanowym. Dobrym sposobem zagospodarowania takich obiek- tów, szczególnie w obrębie miast, jest zakładanie parków. W pracy przed- stawiono analizę składu gatunkowego i stanu sanitarnego drzewostanu na terenie parku OO. Kamilianów w Tarnowskich Górach założonego przed ponad stu laty na terenie starego wyrobiska pogalmanowego. Na terenie obiektu parkowego zinwentaryzowano ogółem 696 drzew, wśród których dominowały: lipa drobnolistna, klon pospolity, kasztanowiec zwyczajny oraz buk zwyczajny i jesion wyniosły. Ogólnie stwierdzono dobry stan zdrowotny zadrzewień, co świadczy o korzystnych warunkach siedlisko- wych na terenie dawnego obiektu pogórniczego. W celu poprawy estetyki i bezpieczeństwa parku zalecono usunięcie drzew obumierających oraz martwych gałęzi i konarów. W miejsce usuniętych drzew zaproponowano wprowadzenie cienio-wytrzymałych gatunków charakteryzujących się du- żymi zdolnościami przystosowawczymi do warunków siedliskowych ob- szarów dawnego górnictwa galmanowego, takich jak np. buk zwyczajny i klon jawor.

Słowa kluczowe: wyrobiska galeno-galmanowe, założenia parkowe, zieleń wysoka

WSTĘP I CEL PRACY

Największe zasoby cynku i ołowiu w Polsce zlokalizowane są w jej połu- dniowej części, w rejonach: olkuskim, chrzanowskim, zawierciańskim, tarno- górskim i bytomskim, z których dwa ostatnie mają charakter historyczny [Greszta i Morawski 1972].

* Katedra Ekologii Lasu, Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja w Krakowie

(14)

14 M. Pietrzykowski, M. Śliwińska, W. Krzaklewski, B. Woś W rejonie tarnogórskim górnictwo kruszcowe rozwijało się już od końca średniowiecza. Najwcześniej pozyskiwanym surowcem była galena, która w swoim składzie, oprócz wysokiej zawartości ołowiu, zawiera również srebro [Greszta i Morawski 1972]. Wczesne wydobycie złóż cynkowo-ołowiowych prowadzone było ręcznie. Wskutek płytkiego zalegania złóż i nieznajomości technik odwadniania prowadzono je jedynie do poziomu wód gruntowych.

W miarę rozwoju technologii wprowadzano odwadniające sztolnie, umożliwia- jące pozyskiwanie surowca z głębszych pokładów. Odkrycie cynku stało się powodem do powtórnego wydobywania galmanu i odzysku tego minerału.

Zniekształcony już teren przekopywano powtórnie w celu wydobycia wcześniej odrzucanego cynku [Greszta i Morawski 1972; Piechnik, Pietrzykowski 2007].

W wyniku tak prowadzonej eksploatacji powstawały tzw. „warpie”. Obiekty te stanowią bardzo liczne, małe, w kształcie pierścieniowate zwały urobku, gdzie otwór szybu znajdował się wewnątrz pierścienia [Greszta i Morawski 1972;

Jędrzejczyk-Korycińska 2009]. Płytkie wydobycie surowca (tzw. szybikowe) spowodowało charakterystyczne zniekształcenie powierzchni terenu w postaci nieregularnych kopców [Greszta i Morawski 1972].

Gleby terenów historycznego górnictwa galmanowego charakteryzują się obojętnym lub słabo alkalicznym odczynem, wysoką zawartością węglanów oraz znaczną koncentracją pierwiastków śladowych (cynku, ołowiu, kadmu) związanych z pokładami cynku i ołowiu w warstwach triasu, zwłaszcza w do- lomitach kruszconośnych i wapieniach, zawierających nawet kilkadziesiąt mi- nerałów skałotwórczych [Greszta i Morawski 1972; Grodzińska i Szarek- Łukaszewska 2002; Pietrzykowski i in. 2011]. Przeważającymi gatunkami drzew na terenach pogalmanowych są: buk zwyczajny, świerk pospolity, brzoza brodawkowata, klon jawor, klon zwyczajny oraz jesion wyniosły. W roślinności zielnej występują głównie rośliny wapniolubne i tzw. galmanowe [Grodzińska i Szarek-Łukaszewska 2002]. Antropogenicznie zmienione gleby warpi mają charakterystyczną czerwonobrunatną barwę, zawierają dużo szkieletu dolomi- towego, czasem wapiennego, a niekiedy kruszconośnego [Greszta, Morawski 1972; Piechnik, Pietrzykowski 2007]. Z punktu widzenia klasyfikacji gleby na tych terenach należą do gleb industroziemnych, a z perspektywy zagospodarowania leśnego można prognozować, że powstają na nich siedliska potencjalnie lasowe i odpowiednie głównie dla buka i jawora [Pietrzykowski i inni 2011].

Alternatywnym sposobem zagospodarowania terenów pogórniczych, zwłaszcza w obrębie terenów miejskich, jest zakładanie parków. Te swoiste substytuty lasów (aktualnie z ang. nazywane nawet urban forests) odgrywają istotną rolę w aspekcie społecznym, urozmaicają krajobraz i sprzyjają rekreacji lokalnej społeczności. Ponadto spełniają funkcje ochronne poprzez redukcję zanieczyszczenia powietrza (zwłaszcza pyłów) oraz przeciwdziałają wodnej i wietrznej erozji gleby. Ma to szczególne znaczenie zwłaszcza w warunkach szczególnie narażonego na zanieczyszczenia przemysłowe Górnego Śląska.

(15)

Park zakonu OO. Kamilianów … 15 Przykładem takiego wykorzystania terenów powydobywczych jest park OO.

Kamilianów w Tarnowskich Górach, założony około roku 1907 na obszarze dawnego wyrobiska galeno-galmanowego. Zachowane jest w nim specyficzne ukształtowanie mikrorzeźby terenu, z charakterystycznymi zagłębieniami i roz- płaszczonymi kopczykami oraz pozostałościami po obwałowaniach powstałych w wyniku eksploatacji szybikowej i składowania nadkładu urobku.

Celem niniejszej pracy była inwentaryzacja zieleni wysokiej, w tym analiza składu gatunkowego drzewostanu i stanu sanitarnego oraz zdrowotnego za- drzewień na terenie wspomnianego parku w Tarnowskich Górach. Dodatkowo w pracy wskazano ewentualne kierunki postępowania w zakresie ochrony i konserwacji zieleni.

OPIS TERENU OBJĘTEGO INWENTARYZACJĄ

Teren parku objęty inwentaryzacją usytuowany jest w południowo- wschodniej części Tarnowskich Gór przy obiekcie szpitalno-klasztornym OO. Kamilianów. Administracyjnie należy do województwa śląskiego i powia- tu tarnogórskiego. Według regionalizacji przyrodniczo-leśnej położony jest w V krainie Śląskiej na pograniczu mezoregionów Niziny i Wyżyny Śląskiej [Tram- pler i in. 1990]. Rejon charakteryzuje się długim okresem wegetacyjnym, ła- godnymi zimami i ciepłymi latami. Średnia roczna temperatura powietrza wynosi od 8,4^oC do 9,2^oC, a średnia suma opadów waha się od 508 mm do 843 mm [Siedliskowe Podstawy Hodowli Lasu 2003]. W strefie gminy Tarnowskie Góry dominują wiatry z kierunków północno – zachodnich oraz południowo – zachodnich [Program ochrony środowiska gminy Tarnowskie Góry… 2012].

METODYKA

Na obszarze obiektu zinwentaryzowano i spozycjonowano domiarami pro- stokątnymi wszystkie drzewa, następnie określono ich współrzędne (położenie), gatunek oraz pierśnicę (d1,3) i wysokość (h). Skład gatunkowy drzewostanu zestawiono według liczby oraz miąższości drzew. Miąższość drzew obliczono z wykorzystaniem wzoru Denzina [Bruchwald 1999]. Jest to sposób mało do- kładny, gdyż do obliczeń wykorzystuje jedynie pierśnicę drzewa i uzyskujemy wynik przybliżony. Jednak do oszacowania składu gatunkowego zadrzewienia parkowego metoda ta jest wystarczająca, a dodatkowo przy takim zróżnicowa- niu gatunkowym trudno wykorzystać istniejące tablice miąższości drzew stoją- cych wykorzystywane w leśnictwie dla gatunków lasotwórczych.

Dodatkowo określono stan zdrowotny drzew na podstawie zaproponowanej (umownej) 4-stopniowej skali:

(16)

16 M. Pietrzykowski, M. Śliwińska, W. Krzaklewski, B. Woś stopień 1 – drzewa zdrowe, bez widocznych uszkodzeń i wad;

stopień 2 – drzewa z niewielkimi ubytkami powierzchniowymi lub wgłębnymi, z drobnym posuszem gałęziowym bądź pojedynczą obecnością jemioły czy pojedynczym występowaniem owocników grzybów, a także drzewa pochylone;

stopień 3 – drzewa z licznymi, rozległymi ubytkami wgłębnymi, z grubym posuszem gałęziowym (>50%);

stopień 4 – drzewa obumarłe lub zamierające.

WYNIKI I DYSKUSJA

W omawianym obiekcie parkowym zinwentaryzowano ogółem 696 drzew, w tym 597 drzew przekraczających próg pierśnicowania, przyjęty w leśnictwie dla grubizny (d1,3 < 7 cm) (rys. 1). Drzewa należały do 26 gatunków. Głównym ciągiem komunikacyjnym parku jest aleja lipowa złożona z lip drobnolistnych o średnich wymiarach pierśnicy d1,3 47 cm, rosnących wzdłuż drogi dwoma rów- nymi rzędami. Przy pozostałych ścieżkach rozmieszczenie drzew sprawia wra- żenie przypadkowego, rosną przy nich drzewa stare, okazałych rozmiarów, głównie buki zwyczajne, jesiony wyniosłe, kasztanowce zwyczajne. W głębi parku znajdują się młodsze nasadzenia, przede wszystkim robinii akacjowej (rys. 1).

W analizowanym założeniu parkowym dominującym gatunkiem jest lipa drobnolistna, zarówno pod względem miąższości (26%) jak i liczby drzew (21%) (rys. 3). Analizując skład gatunkowy na podstawie miąższości stwierdzono, że znaczny udział posiadają również klon pospolity (12%), kasztanowiec zwyczajny (11%), buk zwyczajny (10%) i jesion wyniosły (10%), natomiast pod względem liczby drzew: robinia akacjowa (16%) i klon pospolity (13%).

Większość zinwentaryzowanych drzew to drzewa zdrowe, bez widocznych oznak chorobowych czy wad (stopień 1. w skali oceny stanu zdrowotnego). Ze względu na stan zdrowotny ponad 4% liczby drzew wymaga cięć pielęgnacyj- nych, są to głównie drzewa w 2. lub 3. stopniu zdrowotności, z martwymi lub nadłamanymi konarami, wymagającymi usunięcia. Do wycinki zakwalifikowa- no 23 sztuki, czyli około 4% liczby drzew, wszystkie z nich obumarłe lub za- mierające (stopień 4.). Przeznaczone do wycinki drzewa to głównie topole ka- nadyjskie (6 szt.), świerki pospolite (5 szt.) czy brzozy brodawkowate (4 szt.).

W miejsce usuniętych drzew należy dokonać uzupełnień, również ze względu na potrzebę zachowania odpowiedniego zwarcia oraz estetyki obiektu. Ze względu na zasobność gleb rozwijających się na warpiach w wapń i węglany najlepszymi gatunkami rodzimymi do wprowadzenia będą buk zwyczajny oraz klon jawor [Greszta i Morawski 1972; Pietrzykowski i in. 2011]. Gatunki te są dodatkowo cienioznośne, co ma znaczenie przy wprowadzaniu nasadzeń uzu- pełniających pod okap drzew starszych.

(17)

Park zakonu OO. Kamilianów … 17

Rys. 1. Schemat rozmieszczenia drzew na inwentaryzowanym obszarze parku Zakonu OO. Kamilianów w Tarnowskich Górach

Fig. 1. Location of trees at the Camilian Monastery park in Tarnowskie Góry

Aleja lipowa

(18)

18 M. Pietrzykowski, M. Śliwińska, W. Krzaklewski, B. Woś

Ryc. 2. Udział według miąższości [m³] poszczególnych gatunków drzew (w ka- tegorii pozostałe ujęto poszczególne gatunki o udziale nie przekraczającym 6%): Tilia platyphyllos, Robinia pseudoacacia, Picea abies, Betula pendula, Acer pseudoplatanus, Populus x canadensis, Carpinus betulus, Quercus rubra,

Acer saccharinum, Quercus petraea, Picea pungens, Acer negundo, Fraxinus pennsylvanica, Quercus robur, Betula pubescens, Larix decidua, Crataegus sp.,

Salix caprea, Populus tremula, Acer campestre, Sorbus torminalis) Fig. 2. Participation of different species of trees (in the category of other spe-

cies recognized individual participation not exceeding 6%) by volume [m³]:

Tilia platyphyllos, Robinia pseudoacacia, Picea abies, Betula pendula, Acer pseudoplatanus, Populus x canadensis, Carpinus betulus, Quercus rubra, Acer

saccharinum, Quercus petraea, Picea pungens, Acer negundo, Fraxinus penn- sylvanica, Quercus robur, Betula pubescens, Larix decidua, Crataegus sp.,

Salix caprea, Populus tremula, Acer campestre, Sorbus torminalis)

(19)

Park zakonu OO. Kamilianów … 19

Rys. 3. Udział według liczby poszczególnych gatunków drzew (w kategorii pozostałe ujęto poszczególne gatunki o udziale nie przekraczającym 7%: Picea

abies, Aesculus hippocastanum, Fraxinus excelsior, Fagus sylvatica, Tilia platyphyllos, Betula pendula, Carpinus betulus, Acer pseudoplatanus, Populus

x canadensis, Quercus rubra, Picea pungens, Populus tremula, Quercus pet- raea, Crataegus sp., Salix caprea, Betula pubescens, Fraxinus pennsylvanica, Acer negundo, Larix decidua, Quercus robur, Sorbus torminalis, Acer campes-

tre, Acer saccharinum)

Fig. 3 Participation of different species of trees (in the category of other species recognized each share not exceeding 7%) by the number: Picea abies, Aesculus hippocastanum, Fraxinus excelsior, Fagus sylvatica, Tilia platyphyllos, Betula pendula, Carpinus betulus, Acer pseudoplatanus, Populus x canadensis, Quer-

cus rubra, Picea pungens, Populus tremula, Quercus petraea, Crataegus sp., Salix caprea, Betula pubescens, Fraxinus pennsylvanica, Acer negundo, Larix decidua, Quercus robur, Sorbus torminalis, Acer campestre, Acer saccharinum)

(20)

20 M. Pietrzykowski, M. Śliwińska, W. Krzaklewski, B. Woś

Tab. 1. Średnia pierśnica, wysokość i stan zdrowotny dominujących gatunków drzew na obszarze parku Zakonu OO. Kamilianów w Tarnowskich Górach Tab. 1 Diameter at breast height, height and health condition of the dominant tree species at the Camilian Monastery park in Tarnowskie Góry

Lp. Gatunek Liczba

[szt.] Pierśnica (d1,3)

[cm] Wysokość (h) [m]

Stan zdrowotny

[%]

Lipa drobnolistna

Tilia cordata MILL. 128 45 (8 - 95) 21 (4,5 - 29)

1 - 84 2 - 13 3 - 2 4 - 1 Robinia akacjowa

Robinia pseudoacacia L. 94 21 (7 - 73) 13 (3,5 - 30)

1 - 84 2 - 11 3 - 4 4 - 1 3 Klon pospolity

Acer platanoides L. 75 34 (7 - 106) 18 (5 - 29)

1 - 76 2 - 16 3 - 7 4 - 1 4 Świerk pospolity

Picea abies (L.) H. KARST. 46 30 (17 - 48) 22 (16 - 28)

1 - 61 2 - 24 3 - 2 4 - 13 5 Kasztanowiec zwyczajny

Aesculus hippocastanum L. 43 54 (16,5 - 130) 20 (7 - 26)

1 - 30 2 - 44 3 - 21 4 - 5 6 Jesion wyniosły

Fraxinus excelsior L. 42 47 (7 - 111) 20 (5,5 - 27)

1 - 76 2 - 22 3 - 2 7 Buk zwyczajny

Fagus sylvatica L. 38 52 (10,5 - 96) 25 (9 - 32) 1 - 81 2 - 16 3 - 3 8 Lipa szerokolistna

Tilia platyphyllos SCOP. 38 37 (7 - 83) 15 (3 - 28) 1 - 89 2 - 8 3 - 3 9 Pozostałe* 93 40 (7 - 86) 18 (3 - 27)

1 - 48 2 - 24 3 - 14 4 - 14

* w kategorii pozostałe ujęto: Betula pendula, Carpinus betulus, Acer pseudoplatanus, Populus x canadensis, Quercus rubra, Picea pungens, Populus tremula, Quercus petraea, Crataegus sp., Salix caprea, Betula pubescens, Fraxinus pennsylvanica, Acer

negundo, Larix decidua, Quercus robur, Sorbus torminalis, Acer campestre, Acer saccharinum

(21)

Park zakonu OO. Kamilianów … 21 PODSUMOWANIE I WNIOSKI

Ogólny stan zdrowotny drzew w inwentaryzowanym parku można uznać za zadowalający. Świadczy to o dobrych warunkach siedliskowych na obszarze warpi, jednak w aktualnym stanie i w najbliższej przyszłości park wymaga konserwacji. Kierunek zadrzewieniowy i parkowy, obok leśnego, jest bardzo ko- rzystną formą zagospodarowania obiektów po historycznym górnictwie galeno- galmanowym.

Na podstawie przeprowadzonej inwentaryzacji i oceny stanu obiektu parkowego można sformułować następujące zalecenia:

− ze względu na istniejące zagrożenie oraz w celu poprawy ogólnego wyglądu i estetyki parku należy usunąć drzewa zamierające lub obumarłe (23 sztuki), a także gałęzie i konary martwe lub nadłamane (w przypadku 24 drzew);

− w miejsce usuniętych drzew wprowadzić nowe egzemplarze sprawdzające się na glebach pogalmanowych oraz wykazujące tolerancję względem ocie- nienia (np.: buk zwyczajny, klon jawor), najlepiej zastosować materiał zadrzewieniowy starszy, z zakrytym systemem korzeniowym.

LITERATURA

1. BRUCHWALD, A.; 1999. Dendrometria. Wyd. SGGW.

2. GRESZTA, J.; MORAWSKI, S.; 1972. Rekultywacja nieużytków poprze- mysłowych. Wyd. PWRiL.

3. GRODZIŃSKA, K.; SZAREK–ŁAKASZEWSKA, G.; 2002. Hałdy cynkowo – ołowiowe w okolicach Olkusza – przeszłość, teraźniejszość i przy- szłość. Kosmos, problemy nauk biologicznych, 55(2), 127 – 138.

4. JĘDRZEJCZYK–KORYCIŃSKA, J.; 2009. Obszary dawnej eksploatacji złóż cynkowo – ołowiowych – ich bogactwo florystyczne a możliwości ochrony. Problemy Ekologii Krajobrazu, T. XXIV, 71 – 80.

5. PASIECZNA, A.; 2008. Wpływ przemysłu na środowisko przyrodnicze regionu śląsko – krakowskiego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi.

Zeszyty Naukowe IGSMiE PAN, T. 24, 2/2, 67 – 82.

6. PIECHNIK, Ł.; PIETRZYKOWSKI, M.; 2007. Charakterystyka przyrodni- cza i przykłady zagospodarowania obiektów po starym górnictwie galeno- galmanowym w rejonie chrzanowsko-trzebińskim. Kopaliny, 1/2007 (66):

13 – 16.

7. PIETRZYKOWSKI, M.; KRZAKLEWSKI, W.; PIECHNIK, Ł.; 2011.

Charakterystyka gleb na zalesionych obiektach starego górnictwa galmanowego. Roczniki Gleboznawcze, T. LXII, nr 2, 325 – 334.

8. Program ochrony środowiska gminy Tarnowskie Góry na lata 2012 - 2015 z perspektywą na lata 2016-2019; 2012. Werona sp. z o. o. Tychy.

(22)

22 M. Pietrzykowski, M. Śliwińska, W. Krzaklewski, B. Woś 9. SIEDLISKOWE PODSTAWY HODOWLI LASU; 2003. Państwowe Go-

spodarstwo Leśne Lasy Państwowe.

10. TRAMPLER, T.; KLICZKOWSKA, A.; DMYTERKO, E.; SIERPIŃSKA, A.; 1990. Regionalizacja przyrodniczo-leśna na podstawach ekologiczno- fizjograficznych. Wyd. PWRiL.

11. WŁOCZEWSKI, T.; 1968. Ogólna hodowla lasu. Wyd. PWRiL.

12. ZAJĄCZKOWSKI, K.; 2005. Regionalizacja potrzeb zadrzewieniowych w Polsce. Prace IBL.

PARK AT THE CAMILIAN MONASTERY IN TARNOWSKIE GÓRY FACILITY AS AN EXAMPLE OF THE HISTORICAL

POST-CALAMINE MINING SITES MANAGEMENT

S u m m a r y

There are a lot of areas after historic calamine mining in the Upper Sile- sia region. A good way to manage such facilities, particularly in the cit- ies, is the establishment of green area and parks. The paper presents analysis of the tree species composition and the sanitary condition of stands in park at the area of Camilian Monastery in Tarnowskie Góry.

There were inventoried total 696 trees, among which: linden, maple, horse chestnut, beech and ash. It was noted a good state of health of trees, versus the good habitat conditions in the post-calamine mining sites. In order to improve the aesthetics and safety of the park there was recommended the removal of dying trees and dead branches. In place from the removed trees there was proposed to introduce high adaptability species to habitat conditions of the post-calamine mining sites, such as beech and sycamore maple.

Key words: post-calamine mining sites, inventorization, park

(23)

ZOFIA SADECKA, SYLWIA MYSZOGRAJ, MONIKA SUCHOWSKA-KISIELEWICZ,

ALEKSANDRA SIECIECHOWICZ^*

SUBSTRATY DO PROCESU KO-FERMENTACJI

Zintegrowany proces przeróbki osadów ściekowych i odpadów może być realizowany w procesach ko-fermentacji. Takie rozwiązania umożliwiają nie tylko lepsze wykorzystanie dostępnej pojemności istniejących komór fermentacyjnych, ale również, ze względu na odpowiedni dobór substra- tów, zwiększają produkcję biogazu z równoległym rozwiązaniem gospo- darki odpadami w gminach.

Słowa kluczowe: ko-fermentacja metanowa, osady ściekowe, odpady, biogaz

WPROWADZENIE

Obok powszechnie stosowanej fermentacji metanowej osadów ściekowych, coraz większego znaczenia nabierają metody biologicznego, beztlenowego przetworzenia wielu rodzajów odpadów organicznych, zarówno stałych, jak i ciekłych [Jędrczak 2008]. Wspólna fermentacja dwóch lub więcej składników połączonych w jednorodną mieszaninę nosi nazwę ko-fermentacji. Najczęściej spotyka się rozwiązania, gdy jeden z substratów jest w przeważającej ilości (>50%). Fermentacja metanowa zalecana jest dla następujących rodzajów od- padów (zgodnie z katalogiem odpadów) [Dz. U. 2001, nr 112, poz. 1206]:

− osady ściekowe;

− odpady z rolnictwa, sadownictwa, leśnictwa, łowiectwa i rybołówstwa:

odpady roślinne,

odpady z upraw roślin energetycznych,

odpady zwierzęce,

odchody zwierzęce.

* Uniwersytet Zielonogórski, Instytut Inżynierii Środowiska

(24)

24 Z. Sadecka, S. Myszograj, M. Suchowska-Kisielewicz, A. Sieciechowicz

− odpady z przemysłu skórzanego, futrzarskiego i tekstylnego, z przetwórstwa drewna, produkcji płyt, mebli i masy celulozowej i osady z zakładowych oczyszczalni ścieków;

− organiczne odpady ulegające biodegradacji z przemysłu spożywczego (ro- ślinne i zwierzęce);

− ulegające biodegradacji frakcje odpadów komunalnych łącznie z frakcjami gromadzonymi selektywnie:

odpady z gospodarstw domowych,

bioodpady,

papier i tektura,

odpady zielone,

odpady organiczne z zakładów rzemieślniczych.

Proces ko-fermentacji pozwala lepiej wykorzystać dostępną pojemność ist- niejących komór fermentacyjnych oraz przetwarzać, wspólnie z osadami ście- kowymi lub ciekłymi odchodami zwierzęcymi, odpady: o niewłaściwej strukturze, odpady powstające sezonowo lub też zawierające składniki, które mogą hamować proces fermentacji. Łączenie różnych substratów umożliwia przygo- tować odpowiednio zbilansowanego wsadu, pozwalającego uzyskać wyższą efektywność procesu fermentacji metanowej [Bień i in. 2011].

SUBSTRATY I POTENCJAŁ BIOGAZOWY W PROCESIE KO-FERMENTACJI

O przydatności surowców do biologicznego przetwarzania, a także o spraw- ności procesów rozkładu decyduje ich skład chemiczny oraz struktura. Przyjmu- je się, że minimalny udział masy organicznej (straty prażenia) w odpadach umożliwiający stosowanie procesów biodegradacji powinien wynosić > 30%

[Jędrczak 2008].

Podstawowymi parametrami, które decydują o prawidłowym przebiegu procesu fermentacji metanowej są [Sadecka 2010]:

− temperatura i jej wahania,

− czas fermentacji,

− odczyn (pH),

− wartość potencjału utleniająco-redukcyjnego,

− zawartość kwasów lotnych i zasadowość.

Skład biogazu zależy od rodzaju rozkładanych substratów, natomiast obję- tość biogazu od ilości mineralizowanych związków organicznych i temperatury.

Z kolei rodzaj substratu determinuje ilość biogazu [Sadecka 2009]. Jednostkowe ilości gazu fermentacyjnego wraz z udziałem metanu w biogazie dla różnych substratów przedstawiono w tabeli 1.

(25)

Substraty do procesu ko-fermentacji 25 Tab. 1. Ilość i skład biogazu powstającego podczas rozkładu różnych substra- tów

Tab. 1. The amount and composition of biogas from the decomposition of vari- ous substrates

Rodzaj

substratu Reakcje rozkładu

Ilość biogazu, dm³/kg sm

Skład biogazu, %

(v/v) CH₄ CO₂ Węglowodany (C₆H₁₀O₅)_m+mH₂O→3mCH₄+3mCO₂ 830 50 50

Białka 4C₁₆H₂₄O₅N₄+42H₂O→33CH₄31CO₂+16NH₃ 1018 52 48

Tłuszcze 4C₅₀H₉₀O₆+98H₂O→139CH₄+61CO₂ 1425 70 30 Odpady

komunalne 4C₁₆H₂₇O₈N+24H_zO→36CH₄+28CO₂+4NH₃ 993 56 44 Osady

ściekowe 4C₁₀H₁₉O₃N+18H₂O→25CH₄+15CO₂+4NH₃ 1114 63 37

Ilość produkowanego biogazu podaje się najczęściej w odniesieniu do ilości suchej masy organicznej (smo) doprowadzanej do komory fermentacyjnej. Ilość ta dla osadów ściekowych przyjmuje wartości w zakresie od 400 do 600 dm³/kg smo, (średnio 480 dm³/kg smo) [Podedworna i Heidrich, 2010].

Ko-fermentacja osadów ściekowych z substratami o wyższym udziale substancji biodegradowalnych, pozwala zoptymalizować kinetykę procesu przez zapewnienie odpowiedniego udziału węgla organicznego i azotu w substratach oraz zwiększyć efektywność produkcji biogazu i opłacalność ekonomiczną procesu [Sosnowski i in., 2008].

Prawidłowy przebieg przemian biochemicznych syntezy i rozkładu wymaga poza podstawowymi pierwiastkami budulcowymi (związkami węgla organicznego, azotu i fosforu) obecności makro- i mikroelementów jak: żelazo, kobalt, molibden, selen, wapń, magnez, cynk, miedź, mangan, bor czy witamina B12

[Khanal 2008].

W procesie fermentacji metanowej zapotrzebowanie na substancje biogenne jest niskie, ze względu na małe przyrosty biomasy mikroorganizmów. Ilość azotu i fosforu niezbędna do syntezy komórek bakteryjnych wyznacza się na podstawie wzoru sumarycznego biomasy - C5H7O2N. Biomasa osadu nadmier- nego zawiera ok. 12% azotu, a zapotrzebowanie fosforu w odniesieniu do ilości azotu wynosi od 1:5 do 1:7. Podstawą oceny podatności bioodpadów na biode- gradację są proporcje między zawartością węgla organicznego, azotu i fosforu.

Optymalne wartości tych zależności wynoszą [Deublein i Steinhauser, 2008;

Chynoweth i Isaacson, 1987]:

− C:N = od 10:1 do 25:1

(26)

− C:P = 113:1

− C:N:P:S = (500÷1000):(15÷20): 5: 3 lub ChZT:N:P:S = 800: 5: 1: 0,5 Tab. 2. Surowce do ko-fermentacji [Jędrczak 2008]

Tab. 2. Substrates for co-fermentation [Jędrczak 2008]

Rodzaj odpadu Ocena ko- substratu

Surowiec Biogaz

zawartość s.m., %

zawartość substancji.

lotnych,

% s.m.

C/N wydajność, m³/kg

smo.

zawartość metanu,

% obj.

Odpady domowe ++ 50-75 25 - 50 30-40 0,1-0,2 55-70 Bioodpady ++ 20 - 48 34-81 10- 25 0,5-0,6 bd.

Odpady zielone

i ogrodowe + 20-75 15 - 75 20-60 0.2-0,5 bd

Papier + 70-75 75 170-800 0,23 63

Liście + 80 90 20-60 0,1-0,3 bd

Wysegregowane

tłuszcze +++ 25-70 80-96 50-200 0,7-0,9 60-75

Pozostałości żywności z „dużych

kuchni” ++ 15-25 75-89 10-20 0,5-0,75 bd

Przeterminowane produkty

żywnościowe ++ 8-30 70-85 4-20 0,4-0,75 bd

Osady ściekowe +++ 40 - 70 70 10-13 0,40-0,60 78 Odpady z targowisk ++ 15-40 90 - 95 10-50 0,35-0,60 bd Wywar gorzelniczy,

wytłoki, wypraski +++ 27 81 - 94 50 0,30-0,45 75 Odpady owoców

i warzyw +++ 12-40 75-95 20-49 0,35-0,50 60-75

Słoma + 70-90 90-95 48-150 0,15-0,35 78

Odpady roślinne ++ 60-70 90 100-150 0,20-0,50 bd

Trawa ++ 20-25 60-70 12-25 0,55 ok. 80

Gnojowica świńska +++ 3-10 70-80 3-10 0,25-0,50 70-80 Gnojowica bydlęca ++ 5-12 75-85 6-20 0,20-0,30 55-75 Odchody kurze ++ 10-30 70-80 3-10 0,35-0,60 60-80

Obornik ++ 10-40 65-90 11-50 0,17-0,35 bd

bd- brak danych, ocena: bardzo dobry +++, dobry ++, ubogi +

Skład chemiczny odpadów oraz potencjał biogazowy wybranych ko- substratów w procesie fermentacji metanowej przedstawiono w tabeli 2. Sub- straty z niską wartością ilorazu C:N, powodują wzrost stężenia azotu amonowe- go. Jego wzrost powyżej 3000 mg NH4+/dm³, wywołuje inhibicję produkcji biogazu. Przy wysokich wartościach ilorazu C:N w substratach, ilość azotu jest

(27)

Substraty do procesu ko-fermentacji 27 niewystarczająca do metabolizmu i przemian energetycznych w komórkach mikroorganizmów [Malina i Pohland, 1992].

W zależności od rodzaju substratów produkcja biogazu jest różna i waha się w zakresie od 0,10 do 0,75 m³/kg smo.

Badania procesu ko-fermentacji odpadów komunalnych z osadami ścieko- wymi ukierunkowane są na: ustalenie odpowiedniego udziału ko-substratów, wysoką wydajność procesu, a także ustalenie parametrów technologicznych procesu ko-fermentacji. Dodanie do osadów ściekowych biofrakcji odpadów poprawia skład i strukturę wsadu. Według Demireklera i Andersona [1998]

najbardziej korzystny skład mieszaniny odpadów i osadów wynosi 4:1.

Di Palma i in. [1999] stwierdzili, że optymalne obciążenie komory wynosi 6,4 kg smo/(m³·d), a optymalny udział biofrakcji w mieszaninie 70% (v/v).

Wyższe obciążenia i udziały biofrakcji prowadzą do obniżenia produkcji biogazu oraz spadku zawartości metanu [Jędrczak 2008]. Parametry procesu ko- fermentacji z uwzględnieniem udziału osadów ściekowych we wsadzie przedstawiono w tabeli 3.

Tab. 3. Parametry procesu ko-fermentacji w zależności od udziału osadów we wsadzie [Di Palma i in., 1999]

Tab. 3. Parameters of co-fermentation process depending on the proportion of sludge in the feedstock [Di Palma et al., 1999]

Udział osadów,

% (v/v)

Obciążenie komory, kg smo/(m³·d)

Produkcja biogazu,

cm³/d

Udział metanu w biogazie, %

Stopień rozkładu substancji organicznej,%

100 0,38 2,5 75 85

85 1,66 4,0 60 78

70 2,95 11,0 65 76

50 4,67 13,5 55 70

30 6,38 18,0 50 68

0 8,96 14,5 45 60

PRZYGOTOWANIE ODPADÓW DO FERMENTACJI

Na szybkość przebiegu procesu biologicznego przetwarzania odpadów oraz na skład biogazu, znaczny wpływ ma sposób przygotowania substratu. W procesach obróbki wstępnej wykorzystuje są operacje jednostkowe, takie jak: rozdrabnianie, przesiewanie, wydzielanie metali oraz ręczne czy mechaniczne sor- towanie (tabela 4) [Jędrczak 2008].

Podczas beztlenowego biologicznego rozkładu frakcja stała najpierw musi być poddana hydrolizie. Zwiększenie wydajności procesu hydrolizy było i jest przedmiotem wielu badań, gdyż jest ona fazą najwolniejszą i najbardziej ogra-

(28)

28 Z. Sadecka, S. Myszograj, M. Suchowska-Kisielewicz, A. Sieciechowicz niczającą szybkość procesu. Zwiększenie podatności substratów na rozkład można uzyskać poddając je wstępnej obróbce przed wprowadzeniem do komór fermentacyjnych. Proces takiej obróbki nazywa się dezintegracją i realizowany jest za pomocą metod fizycznych, chemicznych lub enzymatycznych. W odniesieniu do osadów ściekowych dezintegracja polega na zniszczeniu struktury osadu dzięki wykorzystaniu sił zewnętrznych. W procesach tych następuje zmniejszenie kłaczków osadu, zwiększenie przy tym udziału cząstek koloidal- nych, a także uwalnianie materii organicznej do fazy ciekłej. Zaletą tego procesu jest upłynnienie osadu, lepsze ustabilizowanie, oraz zmniejszenie oporów przy tłoczeniu strumienia osadów [Heidrich 2011].

Tab. 4. Techniki przygotowania odpadów komunalnych do ko-fermentacji [Jędrczak, 2008]

Tab. 4. The techniques of preparing waste for co-fermentation [Jędrczak, 2008]

Techniki Zastosowanie

Przesiewanie Stosuje się w celu rozdzielenia odpadów na frakcje o różnych wielkościach ziaren, określonych wymiarami oczka sita.

Odpady najczęściej rozdzielone są na dwie frakcje: grubą oraz drobną (biofrakcję).

Rozdrabnianie Polega na podziale brył, lub ziaren odpadów powodując, że cząstki materiału będą mniejsze, a ich powierzchnia właściwa większa. Efektem jest wzrost podatności odpadów na rozkład biologiczny oraz poprawa właściwości transportowych materiału.

Separacja

gęstościowa Przy użyciu separatorów dodatkowo podczyszczana może być biofrakcja wydzielona z odpadów komunalnych. Stosowane są klasyfikatory powietrzne, separatory balistyczne, odcinające i grawitacyjne.

Technologie mokrej

separacji Rozdział materiału oparty jest na wykorzystaniu różnicy w gęstościach składników odpadów i wody. Technologia jest szczególnie efektywna w usuwaniu z odpadów kawałków szkła, kamieni i innych ciężkich składników. Typowym urządzeniem używanym w instalacjach przygotowania odpadów do fermentacji „mokrej” jest hydropulper zwany suspenserem.

Wydzielanie metali Umożliwia odzysk metali do ponownego ich przetworzenia, oraz chroni przed uszkodzeniem maszyny i urządzenia umieszczone za taśmociągiem np. młyny, kruszarki, rozdrabniarki, a także taśmy przenośników. Stosowne są separatory magnetyczne do wydzielania metali żelaznych oraz indukcyjne do wydzielania metali nieżelaznych.

(29)

Substraty do procesu ko-fermentacji 29 TOKSYCZNOŚĆ W PROCESIE FERMENTACJI METANOWEJ

Biocenoza biorąca udział w beztlenowym rozkładzie jest czuła na wszelkie zmiany warunków środowiskowych, ponieważ przebieg rozkładu jest związany z metabolizmem specyficznych mikroorganizmów odpowiedzialnych za po- szczególne fazy procesu. W praktyce eksploatacyjnej urządzeń do fermentacji wpływ czynników biotycznych i abiotycznych ocenić można na podstawie zmian parametrów procesu. Zmiany ilościowe mikroorganizmów oraz niska aktywność enzymatyczna powodują spadek wydajności produkcji biogazu, w tym metanu, jak również obniżenie efektywności procesu mierzonej ubyt- kiem zawartości związków organicznych. Negatywny wpływ na mikroorgani- zmy odpowiedzialne za przebieg procesu fermentacji mają substancje chemiczne (inhibitory). Inhibitory obecne są w surowcach poddanych fermentacji lub powstają jako produkty pośrednie przemian. Ich obecność może prowadzić do zmniejszenia produkcji biogazu, a w skrajnych przypadkach do całkowitego zahamowania procesu. Toksyczne działanie różnych związków zależy od stęże- nia, formy występowania oraz od współwystępowania innych substancji. Za- gadnienie to jest istotne w przypadku ko-substratów, jakimi są odpady. Dobrze rozpoznane są czynniki hamujące proces fermentacji osadów ściekowych (tabela 5), natomiast zagadnienia toksyczności w ko-fermentacji nie są jednoznacz- nie określone [Sadecka 2013].

Autorzy zajmujący się procesami beztlenowego rozkładu substancji organicznych zwracają uwagę na toksyczne działanie metali ciężkich i niektórych kationów w zależności od ich stężenia [Bień 2011]. Największą toksyczność wykazują: ołów, kadm, nikiel, miedź oraz cynk [Sadecka 2010].

Do mikrozanieczyszczeń toksycznych w procesie fermentacji należy zali- czyć również dużą grupę związków organicznych takich jak np.: hormony wzrostu dodawane do pasz, środki dezynfekcyjne i dezynsekcyjne, syntetyczne środki chemoterapeutyczne w tym antybiotyki czy też chemiczne środki ochrony roślin.

Szczególną uwagę należy zwrócić na chemiczne środki ochrony roślin, któ- rych zawartość w odpadach rolniczych może utrudniać przebieg procesu ko- fermentacji. Zestawione w tabeli 5 dane dotyczące insektycydów z grupy wę- glowodorów chlorowanych, związków fosforoorganicznych i pyretroidów, wy- kazują, że są one związkami toksycznymi dla biocenozy beztlenowej w zależ- ności od stężeń. Przedstawione stężenia toksyczne tej grupy są elementem no- wości i uzupełniają listę związków toksycznie działających na proces fermentacji metanowej osadów ściekowych [Sadecka 2002, 2010].

(30)

Tab. 5. Hamujący wpływ wybranych związków organicznych na proces fermen- tacji [Sadecka 2002, 2010]

Tab.5. Inhibitory effects of selected organic compounds on the fermentation process [Sadecka 2002, 2010]

Związek Stężenie powodujące 50%

hamowanie procesu fermentacji, mg/dm³

Chloroform 15

Hydrazyna 50

Kreolina (mieszanina kreozolu, fenoli i żywic) 1

Dinitrofenol 40

Etylobenzen 340

Długo-łańcuchowe kwasy tłuszczowe 500

Fluorowane węglowodory 1

Formaldehyd 70

Nitrobenzen 10

Virginiamycyna 10

Akrolina 10

Aldehyd octowy 440

Aldehyd mrówkowy 100

Benzen 1970

Etylobenzen 340

Fenol 1300

Anilina 900

Kwas benzoesowy 4250

Kwasy tłuszczowe 500-1250

Garbniki / Tanina 700

Lotne terpeny / Pinen 180

Kationowe i anionowe detergenty 20-50

Chlorek acetylocholiny 300

Chlorek laurylocholiny 50

Metoksychlor 100 (7.0·10^-3 g/gsmo)

Metox 30 50 (7,7·10^-4 gsa/gsmo)

Chlorfenwinfos 500 (4,4·10^-2 g/gsmo)

Enolofos 50 100 (4,5·10^-3 gsa/gsmo)

Fenitrotion 3000 (0,18 g/gsmo)

Owadofos 50 500 (0,016 gsa/gsmo)

Malation 5000 (0,32 g/gsmo)

Sadofos 30 500 (0,013 gsa/gsmo)

Fury 100EC (zeta- cypermetryna) 0,5 (7,4·10^-5 gsa/gsmo) Fastac 010EC (α-cypermetryna)- 4,0 (5,0·10^-5 gsa/gsmo) Decis 2,5 EC (deltametryna) 5,0 (9,0·10^-5 gsa/gsmo) gsa/gsmo - gramy substancji aktywnej na gram suchej masy organicznej osadów

(31)

Substraty do procesu ko-fermentacji 31 PODSUMOWANIE

Wybór metody przetwarzania odpadów zależy od wielu czynników, takich jak: możliwości pozyskania surowców (sezonowość zbioru), podatności surowca na rozkład biologiczny oraz zawartości wody w substracie. Za wspólną fer- mentacją osadów ściekowych z innymi odpadami przemawiają: przewymiaro- wanie konwencjonalnych instalacji do fermentacji osadów ściekowych w oczyszczalniach, możliwość poprawy bilansu energetycznego instalacji i obniżenie kosztów unieszkodliwia odpadów. Ponadto, można przetwarzać wspólnie z osadami ściekowymi lub ciekłymi odchodami zwierzęcymi, odpady o niewłaściwej strukturze, które zawierają składniki hamujące proces fermentacji i są wytwarzane nierównomiernie w skali roku. Proces fermentacji metanowej, jak również proces ko-fermentacji są procesami konkurencyjnymi w stosunku do innych metod przetwarzania odpadów, np. tlenowych czy termicz- nych, ponieważ produktem końcowym fermentacji metanowej jest wysokoener- getyczny biogaz, który jest źródłem energii niekonwencjonalnej. Podkreślić również należy, że zalety ko-fermentacji wykraczają poza aspekt czysto eko- nomiczny. Stwierdza się biowiem:

− wyższy stopień rozkładu substancji organicznej niż w przypadku oddzielnej fermentacji substratów,

− dwu - do pięciokrotny wzrost produkcji biogazu,

− mniejsze zanieczyszczenie materiału pofermentacyjnego,

− większą zawartość i lepszą przyswajalność substancji nawozowych w odpadach pofermentacyjnych.

Zintegrowany proces przeróbki osadów ściekowych i frakcji organicznej od- padów komunalnych powinien stanowić ważny element w planowaniu gospo- darki odpadami w wielu gminach.

L^ITERATURA

1. BIEŃ J., NECZAJ E., WORWĄG M., GROSSER A., NOWAK D., MIL- CZAREK M., JANIK M.: Kierunki zagospodarowania osadów w Polsce po roku 2013. Inżynieria i Ochrona Środowiska, T.14, Nr 4, 375-384, 2011 2. BIEŃ J., Osady ściekowe. Teoria i praktyka, Wyd. Politechniki Często-

chowskiej, Częstochowa, 2011

3. DEMIREKLER E., ANDERSON G.K.: Effect of sewage-sludge addition on the startup of the anaerobic digestion of OFMSW. Environmental Tech- nology, T. 19, Nr 8, 837- 843, 1998

4. DI PALMA L., MEDICI F., MERLI C., PETRICCI E.: Optimizing gas production in the anaerobic co-digestion of the organic fraction solid waste from markets. Barcelona, In Proccedings 2nd ISAD-SW, 1999

(32)

32 Z. Sadecka, S. Myszograj, M. Suchowska-Kisielewicz, A. Sieciechowicz 5. CHYNOWETH, ISAACSON: Anaerobic digestion of biomass. Elsevier

Applied Science Publishers LTD, 1987

6. DEUBLEIN, STEINHAUSER: Biogas from waste and renewable re- sources. Wiley-VCH Verlag, 2008

7. HEIDRICH Z.: Mechaniczne odwadnianie osadów ściekowych. Forum Eksploatatora, 1(52), 32-35, 2011

8. JĘDRCZAK A.: Biologiczne przetwarzanie odpadów. Wydawnictwo Nau- kowe PWN, Warszawa, 2008

9. KHANAL S.K.: Anaerobic biotechnology for bioenergy production, Wiley- Blackwell, A John Wiley&Sons Publications, 2008

10. MALINA JR. J. F., POHLAND F.G.: Desing of Anaerobic Processes for the Treatment of Industrial and Municipal Wastes. T. 7, Technomic Pub- lishing AG, Lancaster-Basel, 2-85, 1992

11. PODEDWORNA J., HEIDRICH Z.: Kierunki ostatecznego unieszkodli- wiania osadów ściekowych. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, Nr 3, 25-28, 2010

12. SADECKA Z.: Toksyczność i biodegradacja insektycydów w procesie fermentacji metanowej osadów ściekowych. Uniwersytet Zielonogórski, Monografie, Zielona Góra, 2002

13. SADECKA Z.: Energia z osadów do technicznego wykorzystania. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, Nr 7-8, 14-18, 2009

14. SADECKA Z.: Podstawy biologicznego oczyszczania ścieków. Wyd. Sei- del-Przywecki Sp. z o.o, 2010

15. SADECKA Z.: Toksyczność w procesie beztlenowej stabilizacji komunalnych osadów ściekowych. PAN, Monografie NR 105, Zielona Góra, 2013 16. SOSNOWSKI P., KLEPACZ-SMOLKA A., KACZOREK K., LE-

DAKOWICZ S.: Kinetic investigations of methane co-fermentation of sewage sludge and organic fraction of municipal solid wastes. Bioresource Technology, T. 99, Nr 13, 5731-573, 2008

17. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001r., w sprawie katalogu odpadów (DZ. U. 112, poz. 1206)

(33)

Substraty do procesu ko-fermentacji 33 SUBSTRATES FOR CO-FERMENTATION PROCESS

S u m m a r y

The integrated process of sludge treatment and waste can be realized in co- fermentation processes. Such solutions provide not only better utilization of the available capacity of the existing bioreactors, but also, due to the appropriate choice of substrates, increase the production of biogas from a parallel solution to waste management in municipalities.

Key words: methane co-fermentation, sewage sludge, waste, biogas

(34)

KRZYSZTOF OTREMBA, MIROSŁAWA GILEWSKA^* SKŁAD MINERALOGICZNY GRUNTÓW POGÓRNICZYCH

I GLEB ROZWIJAJĄCYCH SIĘ Z TEGO MATERIAŁU MACIERZYSTEGO

Przedmiotem pracy był skład minerałów ilastych w gruntach pogórni- czych KWB Konin i gleb rozwijających się z tego materiału macierzystego pod wpływem rekultywacji rolniczej. Przeprowadzone badania wykazały, że głównymi minerałami ilastymi w analizowanym materiale są smektyt i illit. Obok nich występują również minerały mieszanopakietowe illit- smektyt oraz kaolinit, chloryt, kalcyt, kwarc i skalenie. Ten skład jest zbli- żony do składu minerałów ilastych w glinie zwałowej zlodowacenia War- ty. Jest to skała, która stanowi główny składnik gruntów pogórniczych.

W glebie rozwijającej się z gruntów pogórniczych większa jest ilość mate- rii organicznej, która ponadto jest bardziej związana z minerałami ila- stymi.

Słowa kluczowe: grunt pogórniczy, gleba, minerały ilaste

W^STĘP

Cechą gruntów pogórniczych jest obecność w masie ziemnej okruchów skał o różnym pochodzeniu i składzie mineralogicznym. W Konińskim Zagłębiu Węgla Brunatnego grunty pogórnicze są konglomeratem glin zwałowych zlo- dowaceń Warty i Wisły, iłów plioceńskich (poznańskich), piasków czwartorzę- dowych oraz sporadycznie piasków mioceńskich. Przypadkowe zmieszanie i rozmieszczenie w masie ziemnej skał o różnym składzie granulometrycznym i mineralogicznym nie powoduje zróżnicowania uziarnienia. Bender i Gilewska [1989] oraz Gilewska i Otremba [2002] donoszą, że te grunty, aczkolwiek o tym samym składzie granulometrycznym mogą charakteryzować się różnym skła- dem minerałów ilastych. Badań w tym zakresie jest jednak niewiele [Bender

* Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Katedra Gleboznawstwa i Rekultywacji, Za- kład Rekultywacji

(35)

Skład mineralogiczny gruntów pogórniczych … 35 Gilewska 1989, Gilewska Otremba 2002]. Prowadzono natomiast badania nad składem minerałów w poszczególnych skałach nadkładu [Waszkowiak 1986, Bender Waszkowiak 1989, Zagórski i inni 2000].

W niniejszej pracy przedstawione zostaną wyniki badań przeprowadzonych nad składem minerałów ilastych w gruntach pogórniczych regionu konińskiego i glebach rozwijających się z tego materiału macierzystego.

METODYKA BADAŃ

Próbki do badań nad składem mineralogicznym pobrano z wierzchniej war- stwy zwałowiska Jóźwin bezpośrednio po wykonaniu rekultywacji podstawo- wej (świeży grunt pogórniczy) i poziomu Ap gleby uformowanej w procesie trzydziestoletniej rekultywacji rolniczej. Pochodziły one z pola doświadczalne- go Katedry Gleboznawstwa i Rekultywacji zlokalizowanego na zwałowisku wewnętrznym Pątnów.

Przy oznaczeniu składu mineralogicznego wykorzystano metodę dyfraktometrii rentgenowskiej oraz termicznej analizy różniczkowej (DTA-DTG). Me- toda dyfraktometrii wykorzystuje zjawiska dyfrakcji i interferencji promieni rentgenowskich [Chodak i Jahn 1983]. Metoda ta oparta jest na założeniu, że każda substancja krystaliczna charakteryzuje się zbiorem odległości między płaszczyznowych „d”. Wartości „d” oblicza się z odpowiednich tablic na podstawie odczytanych z rentgenogramu kątowych położeń linii dyfrakcyjnych.

Przy identyfikacji minerałów ilastych przyjęto następujące linie dyfrakcyjne:

− dla mik (illit) 0,107-0,099nm, 0,505-0,495nm, 0,490-0,445nm, 0,366nm (I)

− dla kandytów (kaolinit) 0,715nm i od 0,359 do 0,358nm (K)

− dla smektytów 0,18nm (S)

− dla minerałów mieszano pakietowych 1,4-1,8nm (I-S i S-I)

− dla chlorytów 1,4nm (Ch)

− dla węglanów 0,304nm i 0,289nm (W)

− dla skaleni 0,135-0,139nm, 0,423-0,421nm, 0,421-0,404nm, 0,404-0,402nm, 0,383-0,370nm, 0,331-0,329nm, 0,326-0,325nm, 0,323nm, 0,321-0,315nm (F)

Analizę wykonano aparatem DRON-2(RTG), promieniowanie z lampy Cu (20mA, 40kV, 1000imp/s, stosowano monochromator oraz szczeliny 0,5;

0,25mm). W celu identyfikacji minerałów pęczniejących, próbki przed analizą wysycono gliceryną. Z próbek wyprażonych przez 2 godz. w 550°C wykonano dyfraktogramy celem identyfikacji kaolinitu i chlorytu. Na wykresach próbki bez preparowania oznaczono literą N, próbki nasycone gliceryną Gl, próbki wyprażone-550°C. Odległości międzypłaszczyznowe badanych minerałów oznaczono na podstawie kąta odbłysku 2Θ wyznaczonych dla poszczególnych minerałów na podstawie wzoru Wulfa-Bragga.